一个判别液晶聚合物状态的新方法

伴随液晶相转变而产生的转变焓、转变熵可提供有关各相的结构、状态及有序度等信息.本文从动力学、热力学角度分析了液晶聚合物从各向同性熔体冷却时系统的热熵变化,建立了液晶聚合物升降温过程中的热熵图,提出了定量判断液晶聚合物从各向同性熔体冷却后所处状态的新方法.     

甲壳型液晶高分子的一种非寻常热致液晶行为

根据液晶相的稳定性 ,热致性液晶有双向性和单向性之分 .前者在升温和降温过程中都能形成液晶 ,而后者只能在降温过程中形成液晶 .原因是单向性液晶的液晶相不稳定 ,清亮点Ｔｉ 低于熔点Ｔｍ .升温时 ,样品熔融后直接进入各向同性的熔体 ;降温时 ,由于结晶过程的过冷 ,冷结晶温度Ｔｃ 低于Ｔｉ,样品先从各向同性态进入液晶态 ,然后才结晶 .一般情况下 ,如果液晶化合物自身是非晶的 ,所形成的有序结构不会由于冷却而遭到破坏 .最近 ,我们在研究分子量和液晶基元末端长度对甲壳型液晶高分子液晶性影响的时候发现 ,聚 [2 ,5 双 ( 4′ 正己氧基…     

甲基纤维素/二氯乙酸液晶溶液的相转变

本文研究了甲基纤维素/二氯乙酸液晶溶液液晶相与各向同性相之间相互转变的过程。在连续升温过程中,由于液晶相内部有序度的非均一性,升温速率对液晶相织构随温度的变化有较大的影响。在等温相转变过程中,无论是从各向同性态转变为液晶态,还是其逆过程,从液晶态转变为各向同性态,相转变曲线均具有指数方程特征。利用与 Avrami 方程相似的指数方程进行处理,在从各向同性态转变为液晶态时,指数 n 大部分约为1。但液晶相向各向同性相在低于 Tc 时的相转变中,n 均小于1。相转变速率受溶液浓度和温度的影响。在质量分数为0.259的浓度时,液晶相向各向同性相的转变在低于 Tc 时39.5℃进行得最快。     

一类含萘环结构的聚酯酰亚胺液晶聚合物的结构与性能研究

利用Higashi芳香聚酯直接缩聚法的原理,采用分步投料的方法,以N,N′-1,6-亚己基-双苯偏三酸酰亚胺二酸(IA6)、6-羟基-乙-萘甲酸(HNA)和4,4′-二羟基二苯酮(DHBP)为单体原料,合成了一系列聚酯酰亚胺共聚物.用核磁共振(NMR)、差热分析(DSC)、偏光显微镜(PLM)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)等手段对所合成的聚酯酰亚胺的液晶行为、结构以及热性能进行了表征.研究结果表明,当HNA投料量占单体总投料量高于33mol%时,所得聚合物均呈明显的向列型热致液晶特性.但是,此类液晶聚合物仅在升温过程中出现液晶的相转变,而在降温过程中并未观察到液晶的相转变行为.由DSC结果分析可知,此类聚合物具有较高的玻璃化转变温度(Tg)和较低的熔融温度(Tm),有望成为一类既具有较低加工温度又有较高使用温度的液晶聚合物材料.     

新型侧链液晶聚甲基丙烯酸酯研究

以横向取代的液晶基元为侧基合成了聚甲基丙烯酸酯,并对此聚合物进行初步表征.在玻璃化温度(170℃)以上样品进入液晶态.样品较高的玻璃化温度以及能形成液晶态的特性被认为是棒状液晶基元使聚合物分子链刚性化的结果.     

羟乙基纤维素醋酸酯热致液晶性和相转变

本文研究了羟乙基纤维素醋酸酯的热致液晶和相转变过程。发现升温时,在130～185℃范围内羟乙基纤维素醋酸是各向异性的熔体,在温度高于185℃以后是各向同性的熔体。降温时,各向异性相在165℃时开始形成,进一步冷却到室温,形成液晶玻璃态。在降温过程中,相转变和液晶相织构的形成都很快,而且一旦液晶相的织构形成以后就不再随时间和温度降低而变化。羟乙基纤维素醋酸酯的热致液晶性还受其分子量影响,分子量越高,相转变温度越高。但是,在适当的分子量下,羟乙基纤维素醋酸酯才有最大的动力学相转变能力。     

含茋生色团聚醚的合成与热致液晶行为

β 氯乙基缩水甘油醚 (GCE)和GCE/羟丁基乙烯基醚 (HBVE)分别通过阳离子聚合、光引发共聚合 ,获得两种聚醚 ,然后再分别与 4 硝基 4′ 羟基 (NHS)反应 ,制备了两种侧链含生色团的液晶聚合物(PSEG、PSV) .用FTIR、1H NMR和EA对其化学结构及生色团含量进行了表征 ,以POM、DSC、TGA和WAXD对聚合物介晶相转变温度、织构、热稳定性及相行为进行了研究 .结果表明 ,这类聚合物属向列型热致双向性液晶 ,液晶相转变温度较低、范围较宽 ;聚合物热稳定性较好 ,开始分解温度在 30 0℃以上 .     

甲壳型液晶高分子的化学结构及其与性能间关系的研究

设计并合成了7种新型甲壳型液晶高分子,研究了液晶基元的化学结构和立体效应对单体及其聚合物液晶性的影响.发现在液晶基元的末端引入极性或可极化的原子基团提高了单体的熔点和液晶相的热稳定性;液晶基元的长径比越大,单体的熔点和清亮点越高;聚合使单体的液晶稳定性增加、液晶相温度范围变宽;侧链液晶基元的极性、刚性和空阻越大,聚合物的玻璃化温度越高;酰胺基团无论是在分子的末端还是在连接部位,都使单体的熔点和聚合物的玻璃化温度提高,但在分子末端时液晶相较稳定,作为中心桥键时不利于液晶相的稳定形成.     

氰乙基纤维素液晶溶液光学性质的研究

氰乙基纤维素/二甲基甲酰胺溶液在高分子浓度达到一定值C_1~*时,可以形成液晶态。随浓度的增加,各向同性溶液经过一个两相共存区而转变成为完全各向异性的体系。通过观察溶液的双折射,测定溶液的折射率和消光度,确定出了溶液的临界浓度C_1~*和C_2~*。并用观察溶液双折射的方法测定了不同浓度下溶液的相转变温度Tc,得到了该溶液的T—C相图。讨论了在该体系中液晶态的形成过程。     

聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液的相转变过程及其动力学研究

 用退偏振光强度法及偏光显微镜研究了溶致性液晶高分子聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液(PBT/MSA)由液晶相至各向同性相(N→I转变),及由各向同性相至液晶相(I→N转变)的相变过程.液晶相的形成(I→N)服从Av-rami方程,Avrami指数为1左右,表明该体系的液晶相是以一维棒状方式形成的.相转变温度与浓度有关,提高温度可加速在应力下液晶相长程有序结构的形成.     

聚(乙烯基对苯二甲酸二烷基酯)的非寻常相转变

以聚(乙烯基对苯二甲酸二烷基酯)(PDAVT)为对象,用热分析、X射线衍射、流变及固体核磁共振等方法考察了甲壳型液晶高分子中存在的"低温无序、高温有序"的非寻常相行为.实验证明,在升温过程中,烷基基团为丁基、己基和辛基的PDAVT(P4、P6和P8)可从无定形态发育出柱状(Col)液晶相,导致在高温区体系模量升高.降温时P6和P8可完全回到无定形态,表现出典型的"各向同性相重入"行为.PDAVT液晶相畴的生长具有一维生长的特点,是成核控制的,升高温度可加快Col相的形成.固体核磁共振实验表明,样品从无定形态转变为Col相的过程与侧链运动性的不断加强有密切关系.我们也初步探索了剪切场或拉伸场对液晶转变的影响,发现当温度不高时,剪切或拉伸既不改变液晶转变温度,也没有提高液晶态样品的液晶化程度.综合分析多方面的实验结果可以看出,PDAVT的非寻常相行为是熵主导的.侧链的加速运动会增强"甲壳效应",Col相是侧链熵最大化的结果.     

甲壳素类液晶高分子的研究Ⅷ. N-邻苯二甲酰化壳聚糖/DMSO液晶溶液的热致相转变

合成了氮上完全取代的邻苯二甲酰化壳聚糖 (PhthCS) .用DSC研究了PhthCS DMSO液晶溶液的热致相转变 .偏光显微镜和DSC测定都表明临界浓度为 43wt% .在浓度高于 43wt%的溶液的DSC曲线中观察到了除了液晶 各向同性液体转变 (清亮点 )外还有一个明显的凝胶 溶胶转变 .凝胶 溶胶转变温度和转变焓均比文献报道的不规则取代的N 邻苯二甲酰化 O 乙酰化壳聚糖大得多 ,可见取代的规整性对凝胶 溶较转变有很大的影响 .根据DSC研究结果绘制了PhthCS DMSO体系的相图     

聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液的相转变过程及其动力学研究

用退偏振光强度法及偏光显微镜研究了溶致性液晶高分子聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液(PBT/MSA)由液晶相至各向同性相(N→I转变),及由各向同性相至液晶相(I→N转变)的相变过程.液晶相的形成(I→N)服从Av-rami方程,Avrami指数为1左右,表明该体系的液晶相是以一维棒状方式形成的.相转变温度与浓度有关,提高温度可加速在应力下液晶相长程有序结构的形成.     

液晶聚芳醚酮的结构与性能研究

以联苯二酚、取代对苯二酚及含氟酮单体为原料 ,通过亲核取代反应 ,合成了系列具有液晶性的新型聚芳醚酮 .研究了聚合物分子结构与性能之间的关系 .由于结晶相是从有序的液晶相转化形成的 ,故侧基含量的增加对液晶聚合物的融熔转变温度无显著影响 .聚合物的液晶稳定性受侧基影响较大 ,含极性侧基的氯取代聚合物的液晶温区比含大空阻侧基的聚合物的液晶温区小得多 ,说明空间几何因素比极性因素对液晶稳定性的影响大 .不同分子量聚合物有不同的液晶有序结构 ,低分子量聚合物具有高有序液晶结构 ,而高分子量聚合物只有低有序的向列相结构 .     

脂肪二胺对热致液晶聚酯酰亚胺热行为的影响

用差示扫描量热法和热重法研究了热致液晶聚酯酰亚胺（ＰＥＩ）中己二胺（Ｃ６）、戊二胺（Ｃ５）以及癸二胺（Ｃ１０）组成对ＰＥＩ的相转变温度、玻璃化转变温度（Ｔｇ）和热稳定性的影响。     

腰接型侧链液晶弹性体研究进展

液晶弹性体是交联型液晶大分子,兼具液晶取向有序性和交联聚合物熵弹性等特性,在传感器、触发器、微流体装置和仿生器件等方面具有很好的应用前景.制备液晶弹性体的微结构,探索其独特的刺激响应性,是目前液晶弹性体研究的重要方向.侧链液晶弹性体的液晶相态类型取决于其液晶基元和主链的连接方式.腰接型侧链液晶弹性体倾向于形成向列型液晶相,具有较快的响应速度和形变程度,是一类独特的液晶弹性体.本文重点介绍腰接型液晶弹性体微结构(如微米柱、微米线等)的制备;利用金纳米粒子的光热转换效应,实现液晶弹性体光响应性的新途径;以及腰接型侧链液晶弹性体仿生微结构的功能性等.同时还对该领域的发展前景进行了展望.     

一系列新的席夫碱型液晶高分子冠醚的合成与表征

以 4,4′ (α,ω 烷亚甲基二酰氧 )二苯甲醛和二氨基二苯并 1 5 冠 5为单体 ,采用溶液缩聚方法 ,合成了一类新的席夫碱型液晶高分子冠醚 .一种单体采用脂族二酰氯和对羟基苯甲醛反应制备 ,另一种新的单体采用二硝基二苯并 1 5 冠 5 ,在钯 碳催化剂存在下 ,水合肼还原制备 .合成的二硝基和二氨基 二苯并 1 5 冠 5 ,未能从IR和1 H NMR谱图上区分它们的几何异构体 .聚合物的分子量不高 ,Mn 在 1 0 1 0 0～ 1 3 0 0 0之间 .单体的结构通过元素分析、IR、1 H NMR和MS等方法确证 .聚合物的性质采用GPC、DSC、TG和POM等方法进行了研究 .发现所有的聚合物加热到各自的熔融温度 (Tm)以上都能形成液晶态 ,在液晶态可以观察到向列相的丝状织构和纹影织构 .聚合物的玻璃化转变温度 (Tg)、熔融温度和各向同性温度 (Ti)随聚合物分子中柔性间隔基的变化而变化 ,它们有较高的清亮点温度和宽的液晶态温度范围 .WAXD的研究进一步证实了聚合物的液晶性     

手性主链液晶离聚物的液晶性能

以6,6'-二羟基麦芽糖六乙酸酯(MA)、4,4'-对羟基联苯酚(MB)、2,5-二羟基苯甲酸(MC)、癸二酰氯(SD)为单体,采用溶液缩聚的方法合成了主链液晶离聚物.通过红外光谱、差示扫描量热及偏光显微等手段,研究了MC含量对液晶离聚物性能的影响.结果表明:液晶聚合物均为热致胆甾型,随MC含量的增加,其玻璃化转变温度、熔点和清亮点呈上升趋势,液晶相逐渐被破坏,羧酸离子的引入没有改变聚合物的液晶相类型.     

热致型液晶聚合物的等温和非等温晶化动力学

利用等温和非等温方法详细研究了芳香族聚酯──热致型聚合物对，对’－联苯二甲酸二辛酯的结晶相和液晶相形成机理，并计算了相变过程中的表面自由能与温度系数，研究结果表明：从介晶相开始的结晶过程是二维异相成核、三维线性增长的，而从各向同性液相开始的液晶相形成过程则是二维异相成核二维线性增长的．对两个晶化过程的表面自由能的研究表明，该聚合物液晶相形成过程的相转变表面自由能比结晶过程小得多，预示了它将具有更大的晶化速率．研究还发现，该聚合物的液晶相形成过程具有比结晶过程大得多的温度敏感性．     

偶氮苯为探针的液晶聚合物聚集形态研究

利用紫外-可见光谱,对比研究了尾挂侧链液晶聚合物和腰挂侧链液晶聚合物在结晶相和液晶相转变过程中的液晶基元取向情况.研究表明,石英基材表面倾向于诱导偶氮液晶基元垂直于基材排列;观察到了在液晶态尾挂侧链液晶聚合物和腰挂侧链液晶聚合物的不同取向行为.在室温下重新结晶数天后,腰挂液晶聚合物的紫外可见光谱缓慢回复.